[发明专利]一种基于实时光功率监测的光纤电流互感器误差补偿方法

说明书

一种基于实时光功率监测的光纤电流互感器误差补偿方法，涉及电力系统电流测量技术领域。本发明是为了解决由于SLD光源的输出功率衰减和中心波长漂移，导致光纤电流互感器存在测量误差的问题。本发明实时提取光纤电流互感器中光电探测器输出电信号的直流分量，并将该直流分量转换为数字信号，进而计算所述光纤电流互感器中光源的光功率；利用光功率分别计算中心波长和相位差；利用中心波长计算变比修正系数；利用相位差和变比修正系数对光纤电流互感器未修正的输出结果进行修正，获得修正后的输出结果。

技术领域

本发明属于电力系统电流测量技术领域。

背景技术

随着智能电网的发展和新型电力系统的构建，未来电网的电压电流信号将呈现宽频化特征。光纤电流互感器(Fiber Optical Current Transformer，简称FOCT)以其绝缘性能好、测量频带宽、动态范围大等优势成为传统电流互感器的理想替代品。

作为光纤电流互感器的核心器件之一，光源对光纤电流互感器的性能有至关重要的影响。超辐射发光二极管(Super Luminescent Diode，简称SLD)是近些年发展起来的一种半导体发光器件，兼有输出光功率大、光谱宽的优点，与半导体激光器相比有更宽的光谱宽度和更短的相干长度，与半导体发光二极管相比有更高的输出光功率，可以满足多种光学传感器，尤其是光纤电流互感器的应用需求，成为光纤电流互感器的理想光源。但是，SLD光源是对温度敏感的器件，光纤电流互感器的测量结果受光源输出功率和中心波长的影响很大。目前采取的措施是通过温控和恒流驱动两种方法来稳定SLD光源的输出功率。但就现有SLD的技术水平而言，长期运行过程中，SLD光源的输出功率衰减和中心波长漂移仍然是不可避免的。因此，必须采取相应的措施来稳定SLD光源的输出功率和中心波长以保证光纤电流互感器测量误差的长期稳定性。

发明内容

本发明是为了解决由于SLD光源的输出功率衰减和中心波长漂移，导致光纤电流互感器存在测量误差的问题，现提供一种基于实时光功率监测的光纤电流互感器误差补偿方法。

一种基于实时光功率监测的光纤电流互感器误差补偿方法，具体为：

提取采样时刻n时光纤电流互感器中光电探测器输出电信号的直流分量，并将该直流分量转换为数字信号U_D；

利用所述数字信号U_D计算所述光纤电流互感器中光源的光功率P；

利用所述光功率P分别计算光纤电流互感器中光源的中心波长λ和相位差Δθ；

利用所述中心波长λ计算变比修正系数ΔK；

利用所述相位差Δθ和所述变比修正系数ΔK对光纤电流互感器在采样时刻n时未修正的输出结果i(n)进行修正，获得修正后的输出结果i_s(n)。

进一步的，利用下式计算光功率P：

其中，A为所述光电探测器的光电转换系数，α为光路衰减系数，所述光路为光纤电流互感器中光源输出端至所述光电探测器输入端之间的光路。

进一步的，利用下式计算中心波长λ：

其中，b_r为多项式拟合系数，r＝0,1,2,...,m，m为多项式阶数，P^r为P的r次方。

进一步的，上述多项式拟合系数b_r的获得方法为：

保持所述光纤电流互感器中光源的管芯温度不变，调整所述光源的驱动电流，获得不同驱动电流对应的光功率和中心波长，并将这些光功率和中心波长构成数据集，

根据所述数据集利用多项式拟合的方法获得多项式拟合系数b_r。